1 上海电力大学 电子与信息工程学院，上海 200135
2 中国科学院上海光学精密机械研究所，上海 201800
短相干激光光源在进行高精度的干涉测量时，可以消除被测光学元件前后表面反射形成的杂散光，是低相干干涉仪的理想光源。针对低相干干涉应用对光源的需求，依据速率方程和激光调制特性对射频调制下的短相干半导体激光器光谱特性进行了理论研究。搭建了短相干光源系统，研究了半导体激光器斜率效率
$ \eta $![]()
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、偏置电流
$ {I_b} $![]()
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、射频信号频率
$ {f_m} $![]()
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和幅度
$ {A_m} $![]()
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对其相干长度的影响。实验结果表明，斜率效率大的半导体激光器更有助于短相干特性的实现，随着调制信号频率和幅值增加，工作在阈值附近的激光器相干长度随之降低，该系统在
$ {I_b} = 1.3{I_{th}} $![]()
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、
$ {f_m} = {\text{950\;MHz}} $![]()
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、
$ {A_m} = {\text{19\;dBm}} $![]()
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的条件下获得了相干长度为90
$ {\text{μm}} $![]()
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的短相干光源。并成功应用于斐索干涉仪上，获得了对比度
$ K = 0.931\;8 $![]()
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的清晰干涉图像，与现有短相干光源相比，对比度提高了约51.1%，实现了对平行平板玻璃面形的测量。
红外与激光工程
2023, 52(4): 20220553
为了探究参考系无关量子密钥分发 (RFI-QKD) 协议下不同光源应对光源强度波动的能力差异, 提出了一种在非完美光源下参考系无关协议密钥率的理论分析计算方案。考虑常见的量子通信系统参数, 通过计算机仿真模拟分析对比了量子密钥分发中常用且易于获得的弱相干源 (WCS) 与可预报单光子源 (HSPS)以及可预测相干光源 (HPCS) 在强度波动下的具体表现。结果表明: 强度波动分析方案在参考系无关协议下具有可实现性, 相比常用弱相干源, 可预报单光子源和可预测相干光源在相同条件下具有更好的性能以及抵御强度波动缺陷的能力, 其中可预测相干光源具有最佳密钥率和最大传输距离。
量子光学 量子密钥分发 参考系无关 诱骗态 可预报单光子源 可预测相干光源 quantum optics quantum key distribution reference-frame-independence decoy state heralded single-photon sources heralded pair-coherent source
南京邮电大学信号处理与传输研究院，江苏 南京 210003
为了提高发送或不发送量子密钥分发（SNS-QKD）的性能，提出了基于标记配对相干态光源（HPCS）的SNS-QKD协议，即HPCS-SNS-QKD协议。该协议中使用HPCS代替弱相干态光源（WCS）。与WCS相比，HPCS所发射的真空态脉冲比例更低，因此HPCS-SNS-QKD协议可有效降低单光子误码率。推导了密钥生成率与安全传输距离之间的关系，并进一步给出在脉冲总数有限条件下的密钥生成率表达形式。仿真结果表明：HPCS-SNS-QKD协议可以突破单光子密钥传输距离上界，且相比于WCS-SNS-QKD协议，HPCS-SNS-QKD协议的安全传输距离更远、密钥生成率更高，且能容忍更大的失调误差。在有限脉冲数下，HPCS-SNS-QKD获得更高的密钥生成率。
量子光学 量子密钥分发 发送或不发送量子密钥协议 标记配对相干态 弱相干光源 激光与光电子学进展
2021, 58(23): 2327001
1 中国地震局 第二监测中心, 西安 710054
2 西安电子科技大学 通信工程学院, 西安 710071
为了研究光强闪烁对发光二极管(LED)可见光通信的影响, 基于空间非相干单色LED光源, 理论研究弱湍流下可见光通信的信道传输特性, 推导出单色LED可见光通信系统光强闪烁系数的闭合表达式, 对比分析了不同因素下LED、激光可见光通信的系统特性。仿真结果表明: 弱湍流下LED可见光通信光强闪烁系数比激光可见光通信的闪烁系数更小, 因湍流扰动引起的系统误码率也更低; 此外, 随着光强闪烁系数和平均发射光功率的不断增大, 受湍流影响的LED、激光可见光通信系统之间的误码率差距也逐渐增大。
可见光通信 空间非相干光源 光强闪烁效应 弱湍流 visible light communication space incoherent light source scintillation effect of light intensity weak turbulence
1 中国科学院上海应用物理研究所, 上海 201800
2 清华大学工程物理系, 北京 100084
3 上海科技大学物质科学与技术学院, 上海 201210
上海软X射线自由电子激光装置(SXFEL)是中国第一台X射线相干光源, 其最短波长可达到2 nm。这台基于1.5 GeV C波段高梯度电子直线加速器的激光装置包含1条种子型自由电子激光(FEL)束线、1条自放大自发辐射束线以及5个实验站。整个装置的研制分试验装置(SXFEL-TF)和用户装置(SXFEL-UF)两个阶段进行, 基于0.84 GeV直线加速器的SXFEL-TF以掌握种子型FEL级联技术和短波长回声型FEL为主要目标, 而SXFEL-UF的目标则是建成可提供5个实验站的用户装置并于2019年底开始首批实验。介绍了SXFEL的基本构成和目前装置研制的进展。
激光技术 自由电子激光 软X射线 相干光源
1 西安邮电大学无线网络安全技术国家工程实验室, 陕西 西安 710121
2 西安邮电大学通信与信息工程学院, 陕西 西安 710121
3 陕西瑞祥石油技术服务有限公司, 陕西 西安 710018
针对基于弱相干光源(WCS)和轨道角动量(OAM)的测量设备无关量子密钥分配(MDI-QKD)协议的密钥生成率较低的问题,研究了基于奇相干光源(OCS)和OAM的MDI-QKD协议,并对其性能参数进行了分析。分析了密钥生成率、探测器的品质因子与安全传输距离之间的关系,并对比了基于OCS和OAM的MDI-QKD协议与基于WCS和OAM的MDI-QKD协议的性能优劣。仿真结果表明,随着安全传输距离的增大,密钥生成率减小。采用OCS大大减少了多光子脉冲数,弥补了WCS的不足,而采用OAM解决了基的依赖性缺陷问题,从而增大了最大安全传输的距离,该研究为实用的量子密钥分配协议提供了重要的理论参考。
量子光学 轨道角动量 测量设备无关 量子密钥分配 奇相干光源
中国海洋大学 信息科学与工程学院, 山东 青岛 266100
海洋浮游生物原位探测系统对海洋生态研究具有重要意义。研究了一种适合长期在水下观察浮游生物的原位探测系统。系统基于同轴数字全息光路设计, 加入显微放大模块, 使用中心波长525nm的LED光源, 有效降低了激光散斑噪声的同时, 使显微成像的景深达到厘米量级。通过测试得到CCD位置与系统景深的变化关系直方图, 选择合适的光阑直径和CCD位置对标准分辨率板usaf1951和水槽中的浮游生物进行了全息记录和再现;对系统分辨率进行评估, 充分论证LED同轴数字全息显微在海洋浮游生物原位探测中的可行性。
LED同轴全息 海洋浮游生物 水下原位探测 数字全息显微 部分相干光源 LED coaxial holographic marine plankton underwater in-situ detection digital holographic microscopy partially coherent light source
南京理工大学 电子工程与光电技术学院, 江苏 南京 210094
为了实现斐索型干涉仪的动态干涉测试, 研究了一种采用短相干光源的动态斐索干涉仪。以中心波长为638 nm、带宽为0.1 nm的二极管泵浦固体激光器作为光源, 与偏振延迟装置结合得到一对短相干正交线偏振光, 通过调节光源模块中两支线偏振光的光程差来匹配斐索干涉腔的长度, 从而获取一对光程差为0的相干光束。使用偏振相机采集得到四幅位相依次相差π/2的移相干涉图, 按照四步移相算法解算相位, 恢复待测元件的表面面形。采用光强归一化算法有效地抑制了偏振态误差导致的移相干涉图光强不一致在最终恢复波面中引入的一倍频波纹误差。采用琼斯矢量和琼斯矩阵分析了干涉图对比度与s光和p光光强比值的关系, 并分析了1/4波片方位角误差对最终恢复波面的影响。利用该装置和Zygo GPI XP型干涉仪测量了同一块光学平晶, 其均方根值相差0.024λ, 峰谷值相差 0.026λ。
光学测量 动态干涉仪 短相干光源 偏振移相 optical measurement dynamic interferometer low-coherence light source 红外与激光工程
2018, 47(2): 0220001
1 空军工程大学信息与导航学院, 陕西 西安710077
2 中国人民解放军31007部队, 北京 100079
3 西安通信学院信息安全系, 陕西 西安 710006
提出了一种基于预报相干光子对(HPCS)的测量设备无关量子密钥分发(MDI-QKD)协议的改进方案, 降低了长距离量子密钥分发中由暗计数引起的误码率。仿真结果表明, 与弱相干光源相比, HPCS能降低空脉冲数量比例从而增加安全传输距离; 与预报单光子源相比, HPCS能提高单光子脉冲数量比例从而提高安全密钥生成率。分析了有限密钥长度对基于HPCS的三诱骗态MDI-QKD的影响。
量子光学 测量设备无关量子密钥分发 弱相干光源 预报相干光子对 统计波动分析 激光与光电子学进展
2017, 54(12): 122703
